u-boot 详细介绍 .

u-boot 详细介绍 . 分类： Linux 2011-11-16 19:13 119人阅读 评论(0) 收藏 举报  Bootloader 对于计算机系统来说，从开机上电到操作系统启动需要一个引导过程。嵌入式Linux系统同样离不开引导程序，这个引导程序就叫作Bootloader。 6.1.1  Bootloader介绍 Bootloader是在操作系统运行之前执行的一段小程序。通过这段小程序，我们可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射表，从而建立适当的系统软硬件环境，为最终调用操作系统内核做好准备。 对于嵌入式系统，Bootloader是基于特定硬件平台来实现的。因此，几乎不可能为所有的嵌入式系统建立一个通用的Bootloader，不同的处理器架构都有不同的Bootloader。Bootloader不但依赖于CPU的体系结构，而且依赖于嵌入式系统板级设备的配置。对于2块不同的嵌入式板而言，即使它们使用同一种处理器，要想让运行在一块板子上的Bootloader程序也能运行在另一块板子上，一般也都需要修改Bootloader的源程序。 反过来，大部分Bootloader仍然具有很多共性，某些Bootloader也能够支持多种体系结构的嵌入式系统。例如，U-Boot就同时支持PowerPC、ARM、MIPS和X86等体系结构，支持的板子有上百种。通常，它们都能够自动从存储介质上启动，都能够引导操作系统启动，并且大部分都可以支持串口和以太网接口。 本章将对各种Bootloader 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 分类，分析它们的共同特点。以U-Boot为例，详细讨论Bootloader的设计与实现。 6.1.2  Bootloader的启动 Linux系统是通过Bootloader引导启动的。一上电，就要执行Bootloader来初始化系统。可以通过第4章的Linux启动过程框图回顾一下。 系统加电或复位后，所有CPU都会从某个地址开始执行，这是由处理器设计决定的。比如，X86的复位向量在高地址端，ARM处理器在复位时从地址0x00000000取第一条指令。嵌入式系统的开发板都要把板上ROM或Flash映射到这个地址。因此，必须把Bootloader程序存储在相应的Flash位置。系统加电后，CPU将首先执行它。 主机和目标机之间一般有串口可以连接，Bootloader软件通常会通过串口来输入输出。例如：输出出错或者执行结果信息到串口终端，从串口终端读取用户控制命令等。 Bootloader启动过程通常是多阶段的，这样既能提供复杂的功能，又有很好的可移植性。例如：从Flash启动的Bootloader多数是两阶段的启动过程。从后面U-Boot的内容可以详细分析这个特性。 大多数Bootloader都包含2种不同的操作模式：本地加载模式和远程下载模式。这2种操作模式的区别仅对于开发人员才有意义，也就是不同启动方式的使用。从最终用户的角度看，Bootloader的作用就是用来加载操作系统，而并不存在所谓的本地加载模式与远程下载模式的区别。 因为Bootloader的主要功能是引导操作系统启动，所以我们详细讨论一下各种启动方式的特点。 1．网络启动方式 这种方式开发板不需要配置较大的存储介质，跟无盘工作站有点类似。但是使用这种启动方式之前，需要把Bootloader安装到板上的EPROM或者Flash中。Bootloader通过以太网接口远程下载Linux内核映像或者文件系统。第4章介绍的交叉开发环境就是以网络启动方式建立的。这种方式对于嵌入式系统开发来说非常重要。 使用这种方式也有前提条件，就是目标板有串口、以太网接口或者其他连接方式。串口一般可以作为控制台，同时可以用来下载内核影像和RAMDISK文件系统。串口通信传输速率过低，不适合用来挂接NFS文件系统。所以以太网接口成为通用的互连设备，一般的开发板都可以配置10M以太网接口。 对于PDA等手持设备来说，以太网的RJ-45接口显得大了些，而USB接口，特别是USB的迷你接口，尺寸非常小。对于开发的嵌入式系统，可以把USB接口虚拟成以太网接口来通讯。这种方式在开发主机和开发板两端都需要驱动程序。 另外，还要在服务器上配置启动相关网络服务。Bootloader下载文件一般都使用TFTP网络 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 ，还可以通过DHCP的方式动态配置IP地址。 DHCP/BOOTP服务为Bootloader分配IP地址，配置网络参数，然后才能够支持网络传输功能。如果Bootloader可以直接设置网络参数，就可以不使用DHCP。 TFTP服务为Bootloader客户端提供文件下载功能，把内核映像和其他文件放在/tftpboot目录下。这样Bootloader可以通过简单的TFTP协议远程下载内核映像到内存。如图6.1所示。 0 _fcksavedurl="> 图6.1  网络启动示意图 大部分引导程序都能够支持网络启动方式。例如：BIOS的PXE（Preboot Execution Environment）功能就是网络启动方式；U-Boot也支持网络启动功能。 2．磁盘启动方式 传统的Linux系统运行在台式机或者服务器上，这些计算机一般都使用BIOS引导，并且使用磁盘作为存储介质。如果进入BIOS设置菜单，可以探测处理器、内存、硬盘等设备，可以设置BIOS从软盘、光盘或者某块硬盘启动。也就是说，BIOS并不直接引导操作系统。那么在硬盘的主引导区，还需要一个Bootloader。这个Bootloader可以从磁盘文件系统中把操作系统引导起来。 Linux传统上是通过LILO（LInux LOader）引导的，后来又出现了GNU的软件GRUB（GRand Unified Bootloader）。这2种Bootloader广泛应用在X86的Linux系统上。你的开发主机可能就使用了其中一种，熟悉它们有助于配置多种系统引导功能。 LILO软件工程是由Werner Almesberger创建，专门为引导Linux开发的。现在LILO的维护者是John Coffman，最新版本下载站点：http://lilo.go.dyndns.org。LILO有详细的文档，例如LILO套件中附带使用手册和参考手册。此外，还可以在LDP的“LILO mini-HOWTO”中找到LILO的使用指南。 GRUB是GNU计划的主要bootloader。GRUB最初是由Erich Boleyn为GNU Mach操作系统撰写的引导程序。后来有Gordon Matzigkeit和Okuji Yoshinori接替Erich的工作，继续维护和开发GRUB。GRUB的网站http://www.gnu.org/software/grub/上有对套件使用的说明文件，叫作《GRUB manual》。GRUB能够使用TFTP和BOOTP或者DHCP通过网络启动，这种功能对于系统开发过程很有用。 除了传统的Linux系统上的引导程序以外，还有其他一些引导程序，也可以支持磁盘引导启动。例如：LoadLin可以从DOS下启动Linux；还有ROLO、LinuxBIOS，U-Boot也支持这种功能。 3．Flash启动方式 大多数嵌入式系统上都使用Flash存储介质。Flash有很多类型，包括NOR Flash、NAND Flash和其他半导体盘。其中，NOR Flash（也就是线性Flash）使用最为普遍。 NOR Flash可以支持随机访问，所以代码是可以直接在Flash上执行的。Bootloader一般是存储在Flash芯片上的。另外，Linux内核映像和RAMDISK也可以存储在Flash上。通常需要把Flash分区使用，每个区的大小应该是Flash擦除块大小的整数倍。图6.2是Bootloader和内核映像以及文件系统的分区表。 0 _fcksavedurl=" border=0> 图6.2  Flash存储示意图 Bootloader一般放在Flash的底端或者顶端，这要根据处理器的复位向量设置。要使Bootloader的入口位于处理器上电执行第一条指令的位置。 接下来分配参数区，这里可以作为Bootloader的参数保存区域。 再下来内核映像区。Bootloader引导Linux内核，就是要从这个地方把内核映像解压到RAM中去，然后跳转到内核映像入口执行。 然后是文件系统区。如果使用Ramdisk文件系统，则需要Bootloader把它解压到RAM中。如果使用JFFS2文件系统，将直接挂接为根文件系统。这两种文件系统将在第12章详细讲解。 最后还可以分出一些数据区，这要根据实际需要和Flash大小来考虑了。 这些分区是开发者定义的，Bootloader一般直接读写对应的偏移地址。到了Linux内核空间，可以配置成MTD设备来访问Flash分区。但是，有的Bootloader也支持分区的功能，例如：Redboot可以创建Flash分区表，并且内核MTD驱动可以解析出redboot的分区表。 除了NOR Flash，还有NAND Flash、Compact Flash、DiskOnChip等。这些Flash具有芯片价格低，存储容量大的特点。但是这些芯片一般通过专用控制器的I/O方式来访问，不能随机访问，因此引导方式跟NOR Flash也不同。在这些芯片上，需要配置专用的引导程序。通常，这种引导程序起始的一段代码就把整个引导程序复制到RAM中运行，从而实现自举启动，这跟从磁盘上启动有些相似。 6.1.3  Bootloader的种类 嵌入式系统世界已经有各种各样的Bootloader，种类划分也有多种方式。除了按照处理器体系结构不同划分以外，还有功能复杂程度的不同。 首先区分一下“Bootloader”和“Monitor”的概念。严格来说，“Bootloader”只是引导设备并且执行主程序的固件；而“Monitor”还提供了更多的命令行接口，可以进行调试、读写内存、烧写Flash、配置环境变量等。“Monitor”在嵌入式系统开发过程中可以提供很好的调试功能，开发完成以后，就完全设置成了一个“Bootloader”。所以，习惯上大家把它们统称为Bootloader。 表6.1列出了Linux的开放源码引导程序及其支持的体系结构。表中给出了X86 ARM PowerPC体系结构的常用引导程序，并且注明了每一种引导程序是不是“Monitor”。 表6.1                                                   开放源码的Linux 引导程序   Bootloader Monitor 描    述 x86 ARM PowerPC LILO 否 Linux磁盘引导程序 是 否 否 GRUB 否 GNU的LILO替代程序 是 否 否 Loadlin 否 从DOS引导Linux 是 否 ROLO 否 从ROM引导Linux而不需要BIOS 是 否 否 Etherboot 否 通过以太网卡启动Linux系统的固件 是 否 否 LinuxBIOS 否 完全替代BUIS的Linux引导程序 是 否 否 BLOB 否 LART等硬件平台的引导程序 否 是 否 U-boot 是 通用引导程序 是 是 是 RedBoot 是 基于eCos的引导程序 是 是 是   对于每种体系结构，都有一系列开放源码Bootloader可以选用。 （1）X86 X86的工作站和服务器上一般使用LILO和GRUB。LILO是Linux发行版主流的Bootloader。不过Redhat Linux发行版已经使用了GRUB，GRUB比LILO有更有好的显示界面，使用配置也更加灵活方便。 在某些X86嵌入式单板机或者特殊设备上，会采用其他Bootloader，例如：ROLO。这些Bootloader可以取代BIOS的功能，能够从FLASH中直接引导Linux启动。现在ROLO支持的开发板已经并入U-Boot，所以U-Boot也可以支持X86平台。 （2）ARM ARM处理器的芯片商很多，所以每种芯片的开发板都有自己的Bootloader。结果ARM bootloader也变得多种多样。最早有为ARM720处理器的开发板的固件，又有了armboot，StrongARM平台的blob，还有S3C2410处理器开发板上的vivi等。现在armboot已经并入了U-Boot，所以U-Boot也支持ARM/XSCALE平台。U-Boot已经成为ARM平台事实上的标准Bootloader。 （3）PowerPC PowerPC平台的处理器有标准的Bootloader，就是ppcboot。PPCBOOT在合并armboot等之后，创建了U-Boot，成为各种体系结构开发板的通用引导程序。U-Boot仍然是PowerPC平台的主要Bootloader。 （4）MIPS MIPS公司开发的YAMON是标准的Bootloader，也有许多MIPS芯片商为自己的开发板写了Bootloader。现在，U-Boot也已经支持MIPS平台。 （5）SH SH平台的标准Bootloader是sh-boot。Redboot在这种平台上也很好用。 （6）M68K M68K平台没有标准的Bootloader。Redboot能够支持m68k系列的系统。 值得说明的是Redboot，它几乎能够支持所有的体系结构，包括MIPS、SH、M68K等体系结构。Redboot是以eCos为基础，采用GPL许可的开源软件工程。现在由core eCos的开发人员维护，源码下载网站是http://www.ecoscentric.com/snapshots。Redboot的文档也相当完善，有详细的使用手册《RedBoot User’s Guide》。 6.2.1  U-Boot工程简介 最早，DENX软件工程中心的Wolfgang Denk基于8xxrom的源码创建了PPCBOOT工程，并且不断添加处理器的支持。后来，Sysgo Gmbh把ppcboot移植到ARM平台上，创建了ARMboot工程。然后以ppcboot工程和armboot工程为基础，创建了U-Boot工程。 现在U-Boot已经能够支持PowerPC、ARM、X86、MIPS体系结构的上百种开发板，已经成为功能最多、灵活性最强并且开发最积极的开放源码Bootloader。目前仍然由DENX的Wolfgang Denk维护。 U-Boot的源码包可以从sourceforge网站下载，还可以订阅该网站活跃的U-Boot Users邮件论坛，这个邮件论坛对于U-Boot的开发和使用都很有帮助。 U-Boot软件包下载网站：http://sourceforge.net/project/u-boot。 U-Boot邮件列表网站：http://lists.sourceforge.net/lists/listinfo/u-boot-users/。 DENX相关的网站：http://www.denx.de/re/DPLG.html。 6.2.2  U-Boot源码结构 从网站上下载得到U-Boot源码包，例如：U-Boot-1.1.2.tar.bz2 解压就可以得到全部U-Boot源程序。在顶层目录下有18个子目录，分别存放和管理不同的源程序。这些目录中所要存放的文件有其 规则 编码规则下载淘宝规则下载天猫规则下载麻将竞赛规则pdf麻将竞赛规则pdf ，可以分为3类。 · 第1类目录与处理器体系结构或者开发板硬件直接相关； · 第2类目录是一些通用的函数或者驱动程序； · 第3类目录是U-Boot的应用程序、工具或者文档。 表6.2列出了U-Boot顶层目录下各级目录存放原则。 表6.2                                                  U-Boot的源码顶层目录说明   目    录 特    性 解 释 说 明 board 平台依赖 存放电路板相关的目录文件，例如：RPXlite(mpc8xx)、smdk2410(arm920t)、sc520_cdp(x86) 等目录 cpu 平台依赖 存放CPU相关的目录文件，例如：mpc8xx、ppc4xx、arm720t、arm920t、 xscale、i386等目录 lib_ppc 平台依赖 存放对PowerPC体系结构通用的文件，主要用于实现PowerPC平台通用的函数 目    录 特    性 解 释 说 明 lib_arm 平台依赖 存放对ARM体系结构通用的文件，主要用于实现ARM平台通用的函数 lib_i386 平台依赖 存放对X86体系结构通用的文件，主要用于实现X86平台通用的函数 include 通用 头文件和开发板配置文件，所有开发板的配置文件都在configs目录下 common 通用 通用的多功能函数实现 lib_generic 通用 通用库函数的实现 Net 通用 存放网络的程序 Fs 通用 存放文件系统的程序 Post 通用 存放上电自检程序 drivers 通用 通用的设备驱动程序，主要有以太网接口的驱动 Disk 通用 硬盘接口程序 Rtc 通用 RTC的驱动程序 Dtt 通用 数字温度测量器或者传感器的驱动 examples 应用例程 一些独立运行的应用程序的例子，例如helloworld tools 工具 存放制作S-Record 或者 U-Boot格式的映像等工具，例如mkimage Doc 文档 开发使用文档   U-Boot的源代码包含对几十种处理器、数百种开发板的支持。可是对于特定的开发板，配置编译过程只需要其中部分程序。这里具体以S3C2410 arm920t处理器为例，具体分析S3C2410处理器和开发板所依赖的程序，以及U-Boot的通用函数和工具。 6.2.3  U-Boot的编译 U-Boot的源码是通过GCC和Makefile组织编译的。顶层目录下的Makefile首先可以设置开发板的定义，然后递归地调用各级子目录下的Makefile，最后把编译过的程序链接成U-Boot映像。 1．顶层目录下的Makefile 它负责U-Boot整体配置编译。按照配置的顺序阅读其中关键的几行。 每一种开发板在Makefile都需要有板子配置的定义。例如smdk2410开发板的定义如下。   smdk2410_config :   unconfig      @./mkconfig $(@:_config=) arm arm920t smdk2410 NULL s3c24x0   执行配置U-Boot的命令make smdk2410_config，通过./mkconfig脚本生成include/config. mk的配置文件。文件内容正是根据Makefile对开发板的配置生成的。   ARCH   = arm CPU    = arm920t BOARD  = smdk2410 SOC    = s3c24x0   上面的include/config.mk文件定义了ARCH、CPU、BOARD、SOC这些变量。这样硬件平台依赖的目录文件可以根据这些定义来确定。SMDK2410平台相关目录如下。 board/smdk2410/ cpu/arm920t/ cpu/arm920t/s3c24x0/ lib_arm/ include/asm-arm/ include/configs/smdk2410.h 再回到顶层目录的Makefile文件开始的部分，其中下列几行包含了这些变量的定义。   # load ARCH, BOARD, and CPU configuration include include/config.mk export       ARCH CPU BOARD VENDOR SOC   Makefile的编译选项和规则在顶层目录的config.mk文件中定义。各种体系结构通用的规则直接在这个文件中定义。通过ARCH、CPU、BOARD、SOC等变量为不同硬件平台定义不同选项。不同体系结构的规则分别包含在ppc_config.mk、arm_config.mk、mips_config.mk等文件中。 顶层目录的Makefile中还要定义交叉编译器，以及编译U-Boot所依赖的目标文件。   ifeq ($(ARCH),arm) CROSS_COMPILE = arm-linux-          //交叉编译器的前缀 #endif export  CROSS_COMPILE … # U-Boot objects....order is important (i.e. start must be first) OBJS  = cpu/$(CPU)/start.o                  //处理器相关的目标文件 … LIBS  = lib_generic/libgeneric.a            //定义依赖的目录，每个目录下先把目标文件连接成*.a文件。 LIBS += board/$(BOARDDIR)/lib$(BOARD).a LIBS += cpu/$(CPU)/lib$(CPU).a ifdef SOC LIBS += cpu/$(CPU)/$(SOC)/lib$(SOC).a endif LIBS += lib_$(ARCH)/lib$(ARCH).a …   然后还有U-Boot映像编译的依赖关系。   ALL = u-boot.srec u-boot.bin System.map all:        $(ALL) u-boot.srec:    u-boot             $(OBJCOPY) ${OBJCFLAGS} -O srec $< $@ u-boot.bin: u-boot             $(OBJCOPY) ${OBJCFLAGS} -O binary $< $@ …… u-boot:         depend $(SUBDIRS) $(OBJS) $(LIBS) $(LDSCRIPT)             UNDEF_SYM='$(OBJDUMP) -x $(LIBS) /             |sed  -n -e 's/.*/(__u_boot_cmd_.*/)/-u/1/p'|sort|uniq`;/             $(LD) $(LDFLAGS) $$UNDEF_SYM $(OBJS) /                  --start-group $(LIBS) $(PLATFORM_LIBS) --end-group /                  -Map u-boot.map -o u-boot   Makefile缺省的编译目标为all，包括u-boot.srec、u-boot.bin、System.map。u-boot.srec和u-boot.bin又依赖于U-Boot。U-Boot就是通过ld命令按照u-boot.map地址表把目标文件组装成u-boot。 其他Makefile内容就不再详细分析了，上述代码分析应该可以为阅读代码提供了一个线索。 2．开发板配置头文件 除了编译过程Makefile以外，还要在程序中为开发板定义配置选项或者参数。这个头文件是include/configs/.h。用相应的BOARD定义代替。 这个头文件中主要定义了两类变量。 一类是选项，前缀是CONFIG_，用来选择处理器、设备接口、命令、属性等。例如：   #define   CONFIG_ARM920T         1 #define   CONFIG_DRIVER_CS8900  1   另一类是参数，前缀是CFG_，用来定义总线频率、串口波特率、Flash地址等参数。例如：   #define     CFG_FLASH_BASE      0x00000000 #define CFG_PROMPT          "=>" 3．编译结果 根据对Makefile的分析，编译分为2步。第1步配置，例如：make smdk2410_config；第2步编译，执行make就可以了。 编译完成后，可以得到U-Boot各种格式的映像文件和符号表，如表6.3所示。 表6.3                                                  U-Boot编译生成的映像文件   文 件 名 称 说    明 文 件 名 称 说    明 System.map U-Boot映像的符号表 u-boot.bin U-Boot映像原始的二进制格式 u-boot U-Boot映像的ELF格式 u-boot.srec U-Boot映像的S-Record格式   U-Boot的3种映像格式都可以烧写到Flash中，但需要看加载器能否识别这些格式。一般u-boot.bin最为常用，直接按照二进制格式下载，并且按照绝对地址烧写到Flash中就可以了。U-Boot和u-boot.srec格式映像都自带定位信息。 4．U-Boot工具 在tools目录下还有些U-Boot的工具。这些工具有的也经常用到。表6.4说明了几种工具的用途。 表6.4                                                              U-Boot的工具   工 具 名 称 说    明 工 具 名 称 说    明 bmp_logo 制作标记的位图结构体 img2srec 转换SREC格式映像 envcrc 校验u-boot内部嵌入的环境变量 mkimage 转换U-Boot格式映像 gen_eth_addr 生成以太网接口MAC地址 updater U-Boot自动更新升级工具   这些工具都有源代码，可以参考改写其他工具。其中mkimage是很常用的一个工具，Linux内核映像和ramdisk文件系统映像都可以转换成U-Boot的格式。 6.2.4  U-Boot的移植 U-Boot能够支持多种体系结构的处理器，支持的开发板也越来越多。因为Bootloader是完全依赖硬件平台的，所以在新电路板上需要移植U-Boot程序。 开始移植U-Boot之前，先要熟悉硬件电路板和处理器。确认U-Boot是否已经支持新开发板的处理器和I/O设备。假如U-Boot已经支持一块非常相似的电路板，那么移植的过程将非常简单。 移植U-Boot工作就是添加开发板硬件相关的文件、配置选项，然后配置编译。 开始移植之前，需要先分析一下U-Boot已经支持的开发板，比较出硬件配置最接近的开发板。选择的原则是，首先处理器相同，其次处理器体系结构相同，然后是以太网接口等外围接口。还要验证一下这个参考开发板的U-Boot，至少能够配置编译通过。 以S3C2410处理器的开发板为例，U-Boot-1.1.2版本已经支持SMDK2410开发板。我们可以基于SMDK2410移植，那么先把SMDK2410编译通过。 我们以S3C2410开发板fs2410为例说明。移植的过程参考SMDK2410开发板，SMDK2410在U-Boot-1.1.2中已经支持。 移植U-Boot的基本步骤如下。 （1）在顶层Makefile中为开发板添加新的配置选项，使用已有的配置项目为例。   smdk2410_config   :       unconfig          @./mkconfig $(@:_config=) arm arm920t smdk2410 NULL s3c24x0   参考上面2行，添加下面2行。   fs2410_config   :       unconfig      @./mkconfig $(@:_config=) arm arm920t fs2410 NULL s3c24x0   （2）创建一个新目录存放开发板相关的代码，并且添加文件。 board/fs2410/config.mk board/fs2410/flash.c board/fs2410/fs2410.c board/fs2410/Makefile board/fs2410/memsetup.S board/fs2410/u-boot.lds （3）为开发板添加新的配置文件 可以先复制参考开发板的配置文件，再修改。例如： $cp include/configs/smdk2410.h  include/configs/fs2410.h 如果是为一颗新的CPU移植，还要创建一个新的目录存放CPU相关的代码。 （4）配置开发板 $ make fs2410_config （5）编译U-Boot 执行make命令，编译成功可以得到U-Boot映像。有些错误是跟配置选项是有关系的，通常打开某些功能选项会带来一些错误，一开始可以尽量跟参考板配置相同。 （6）添加驱动或者功能选项 在能够编译通过的基础上，还要实现U-Boot的以太网接口、Flash擦写等功能。 对于FS2410开发板的以太网驱动和smdk2410完全相同，所以可以直接使用。CS8900驱动程序文件如下。 drivers/cs8900.c drivers/cs8900.h 对于Flash的选择就麻烦多了，Flash芯片价格或者采购方面的因素都有影响。多数开发板大小、型号不都相同。所以还需要移植Flash的驱动。每种开发板目录下一般都有flash.c这个文件，需要根据具体的Flash类型修改。例如： board/fs2410/flash.c （7）调试U-Boot源代码，直到U-Boot在开发板上能够正常启动。 调试的过程可能是很艰难的，需要借助工具，并且有些问题可能困扰很长时间。 6.2.5 添加U-Boot命令 U-Boot的命令为用户提供了交互功能，并且已经实现了几十个常用的命令。如果开发板需要很特殊的操作，可以添加新的U-Boot命令。 U-Boot的每一个命令都是通过U_Boot_CMD宏定义的。这个宏在include/command.h头文件中定义，每一个命令定义一个cmd_tbl_t结构体。   #define U_BOOT_CMD(name,maxargs,rep,cmd,usage,help) / cmd_tbl_t __u_boot_cmd_##name Struct_Section = {#name, maxargs, rep, cmd, usage, help}   这样每一个U-Boot命令有一个结构体来描述。结构体包含的成员变量：命令名称、最大参数个数、重复数、命令执行函数、用法、帮助。 从控制台输入的命令是由common/command.c中的程序解释执行的。find_cmd()负责匹配输入的命令，从列表中找出对应的命令结构体。 基于U-Boot命令的基本框架，来分析一下简单的icache操作命令，就可以知道添加新命令的方法。 （1）定义CACHE命令。在include/cmd_confdefs.h中定义了所有U-Boot命令的标志位。   #define CFG_CMD_CACHE       0x00000010ULL   /* icache, dcache       */   如果有更多的命令，也要在这里添加定义。 （2）实现CACHE命令的操作函数。下面是common/cmd_cache.c文件中icache命令部分的代码。   #if (CONFIG_COMMANDS & CFG_CMD_CACHE) static int on_off (const char *s) {       //这个函数解析参数，判断是打开cache，还是关闭cache         if (strcmp(s, "on") == 0) {  //参数为“on”                return (1);         } else if (strcmp(s, "off") == 0) {  //参数为“off”                return (0);     }     return (-1); }   int do_icache ( cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char *argv[]) {     //对指令cache的操作函数       switch (argc) {       case 2:               /* 参数个数为1，则执行打开或者关闭指令cache操作 */              switch (on_off(argv[1])) {              case 0:     icache_disable();        //打开指令cache                    break;              case 1:     icache_enable ();        //关闭指令cache                    break;              }             /* FALL TROUGH */       case 1:           /* 参数个数为0，则获取指令cache状态*/              printf ("Instruction Cache is %s/n",                     icache_status() ? "ON" : "OFF");             return 0;       default:  //其他缺省情况下，打印命令使用说明             printf ("Usage:/n%s/n", cmdtp->usage);             return 1;       }       return 0; } …… U_Boot_CMD( //通过宏定义命令     icache,   2,   1,     do_icache,  //命令为icache，命令执行函数为do_icache()     "icache  - enable or disable instruction cache/n",   //帮助信息     "[on, off]/n"     "    - enable or disable instruction cache/n" ); …… #endif   U-Boot的命令都是通过结构体__U_Boot_cmd_##name来描述的。根据U_Boot_CMD在include/command.h中的两行定义可以明白。   #define U_BOOT_CMD(name,maxargs,rep,cmd,usage,help) / cmd_tbl_t __u_boot_cmd_##name Struct_Section = {#name, maxargs, rep, cmd, usage, help}   还有，不要忘了在common/Makefile中添加编译的目标文件。 （3）打开CONFIG_COMMANDS选项的命令标志位。这个程序文件开头有#if语句需要预处理是否包含这个命令函数。CONFIG_COMMANDS选项在开发板的配置文件中定义。例如：SMDK2410平台在include/configs/smdk2410.h中有如下定义。   /***********************************************************  * Command definition  ***********************************************************/ #define CONFIG_COMMANDS /                  (CONFIG_CMD_DFL  | /                  CFG_CMD_CACHE     | /                  CFG_CMD_REGINFO    | /                  CFG_CMD_DATE      | /                  CFG_CMD_ELF)   按照这3步，就可以添加新的U-Boot命令。 6.3  U-Boot的调试 新移植的U-Boot不能正常工作，这时就需要调试了。调试U-Boot离不开工具，只有理解U-Boot启动过程，才能正确地调试U-Boot源码。 6.3.1 硬件调试器 硬件电路板制作完成以后，这时上面还没有任何程序，就叫作裸板。首要的工作是把程序或者固件加载到裸板上，这就要通过硬件工具来完成。习惯上，这种硬件工具叫作仿真器。 仿真器可以通过处理器的JTAG等接口控制板子，直接把程序下载到目标板内存，或者进行Flash编程。如果板上的Flash是可以拔插的，就可以通过专用的Flash烧写器来完成。在第4章介绍过目标板跟主机之间的连接，其中JTAG等接口就是专门用来连接仿真器的。 仿真器还有一个重要的功能就是在线调试程序，这对于调试Bootloader和硬件测试程序很有用。 从最简单的JTAG电缆，到ICE仿真器，再到可以调试Linux内核的仿真器。 复杂的仿真器可以支持与计算机间的以太网或者USB接口通信。 对于U-Boot的调试，可以采用BDI2000。BDI2000完全可以反汇编地跟踪Flash中的程序，也可以进行源码级的调试。 使用BDI2000调试U-boot的方法如下。 （1）配置BDI2000和目标板初始化程序，连接目标板。 （2）添加U-Boot的调试编译选项，重新编译。 U-Boot的程序代码是位置相关的，调试的时候尽量在内存中调试，可以修改连接定位地址TEXT_BASE。TEXT_BASE在board//config.mk中定义。 另外，如果有复位向量也需要先从链接脚本中去掉。链接脚本是board// u-boot.lds。 添加调试选项，在config.mk文件中查找，DBGFLAGS，加上-g选项。然后重新编译U-Boot。 （3）下载U-Boot到目标板内存。 通过BDI2000的下载命令LOAD，把程序加载到目标板内存中。然后跳转到U-Boot入口。 （4）启动GDB调试。 启动GDB调试，这里是交叉调试的GDB。GDB与BDI2000建立链接，然后就可以设置断点执行了。   $ arm-linux-gdb u-boot (gdb)target remote 192.168.1.100:2001 (gdb)stepi (gdb)b start_armboot (gdb)c 6.3.2 软件跟踪 假如U-Boot没有任何串口打印信息，手头又没有硬件调试工具，那样怎么知道U-Boot执行到什么地方了呢？可以通过开发板上的LED指示灯判断。 开发板上最好设计安装八段数码管等LED，可以用来显示数字或者数字位。 U-Boot可以定义函数show_boot_progress (int status)，用来指示当前启动进度。在include/common.h头文件中声明这个函数。   #ifdef CONFIG_SHOW_BOOT_PROGRESS void    show_boot_progress (int status); #endif   CONFIG_SHOW_BOOT_PROGRESS是需要定义的。这个在板子配置的头文件中定义。CSB226开发板对这项功能有完整实现，可以参考。在头文件include/configs/csb226.h中，有下列一行。   #define CONFIG_SHOW_BOOT_PROGRESS       1   函数show_boot_progress (int status)的实现跟开发板关系密切，所以一般在board目录下的文件中实现。看一下CSB226在board/csb226/csb226.c中的实现函数。   /** 设置CSB226板的0、1、2三个指示灯的开关状态  * csb226_set_led: - switch LEDs on or off  * @param led:   LED to switch (0,1,2)  * @param state: switch on (1) or off (0)  */ void csb226_set_led(int led, int state) {       switch(led) {              case 0: if (state==1) {                               GPCR0 |= CSB226_USER_LED0;                     } else if (state==0) {                             GPSR0 |= CSB226_USER_LED0;                     }                     break;              case 1: if (state==1) {                               GPCR0 |= CSB226_USER_LED1;                     } else if (state==0) {                               GPSR0 |= CSB226_USER_LED1;                     }                     break;              case 2: if (state==1) {                               GPCR0 |= CSB226_USER_LED2;                   } else if (state==0) {                           GPSR0 |= CSB226_USER_LED2;                   }                   break;       }       return; } /** 显示启动进度函数，在比较重要的阶段，设置三个灯为亮的状态（1, 5, 15）*/ void show_boot_progress (int status) {       switch(status) {             case  1: csb226_set_led(0,1); break;             case  5: csb226_set_led(1,1); break;             case 15: csb226_set_led(2,1); break;       }       return; }   这样，在U-Boot启动过程中就可以通过show_boot_progresss指示执行进度。比如hang()函数是系统出错时调用的函数，这里需要根据特定的开发板给定显示的参数值。   void hang (void) {       puts ("### ERROR ### Please RESET the board ###/n"); #ifdef CONFIG_SHOW_BOOT_PROGRESS       show_boot_progress(-30); #endif       for (;;); 6.3.3  U-Boot启动过程 尽管有了调试跟踪手段，甚至也可以通过串口打印信息了，但是不一定能够判断出错原因。如果能够充分理解代码的启动流程，那么对准确地解决和分析问题很有帮助。 开发板上电后，执行U-Boot的第一条指令，然后顺序执行U-Boot启动函数。函数调用顺序如图6.3所示。 看一下board/smsk2410/u-boot.lds这个链接脚本，可以知道目标程序的各部分链接顺序。第一个要链接的是cpu/arm920t/start.o，那么U-Boot的入口指令一定位于这个程序中。下面详细分析一下程序跳转和函数的调用关系以及函数实现。 1．cpu/arm920t/start.S 这个汇编程序是U-Boot的入口程序，开头就是复位向量的代码。 0 _fcksavedurl=" border=0> 图6.3  U-Boot启动代码流程图   _start: b       reset        //复位向量        ldr   pc, _undefined_instruction        ldr   pc, _software_interrupt        ldr   pc, _prefetch_abort        ldr   pc, _data_abort        ldr   pc, _not_used        ldr   pc, _irq      //中断向量        ldr   pc, _fiq      //中断向量 …  /* the actual reset code  */ reset:          //复位启动子程序        /* 设置CPU为SVC32模式 */        mrs   r0,cpsr        bic   r0,r0,#0x1f        orr   r0,r0,#0xd3        msr   cpsr,r0 /* 关闭看门狗 */   /* 这些初始化代码在系统重起的时候执行，运行时热复位从RAM中启动不执行 */ #ifdef CONFIG_INIT_CRITICAL        bl    cpu_init_crit #endif   relocate:                       /* 把U-Boot重新定位到RAM */        adr   r0, _start          /* r0是代码的当前位置 */        ldr   r1, _TEXT_BASE      /* 测试判断是从Flash启动，还是RAM */        cmp     r0, r1          /* 比较r0和r1，调试的时候不要执行重定位 */        beq     stack_setup    /* 如果r0等于r1，跳过重定位代码 */        /